[发明专利]基于丙烯酸液晶光敏树脂的组合物及其在405nm 3D打印中的应用

说明书

本发明公开了基于丙烯酸液晶光敏树脂的组合物及其在405nm 3D打印中的应用。按重量计，它包括10~70份丙烯酸液晶光敏树脂，10~70份聚氨酯丙烯酸酯类树脂，0~25份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类树脂，0~25份烷氧化丙烯酸酯，0~25份稀释剂，0.1~10份光引发剂，0~5份消泡剂，0~5份流平剂和0~5份抗氧化剂。该基于丙烯酸液晶光敏树脂的组合物可用于405nm 3D打印，具有打印复杂结构的能力；同时保留了丙烯酸液晶光敏树脂的特性，所打印出的制品耐热性优异，机械性能良好，可广泛应用于精细电子器件、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及光敏树脂加工及其应用领域，尤其涉及基于丙烯酸液晶光敏树脂的组合物及其在405nm 3D打印中的应用。

背景技术

近年来，3D打印技术正处于高速发展阶段，吸引着越来越多的研究工作者。与传统的制造方法相比，3D打印无需使用模具，可以有效降低工业产品的生产周期和成本。随着3D打印技术的发展，其在航空航天技术、医学工程、建筑业和电子制造等领域都得到了更多的应用。在各种类型的3D打印技术中，立体光刻(SLA)因固化时间短、打印精度高和节能环保等诸多优点脱颖而出。此外，打印的制品在硬度、耐化学性和耐磨性方面具有优异的性能。

随着3D打印技术的飞速发展，对光固化3D打印制品的质量提出了更高的要求。光敏树脂作为SLA技术的原材料，主要包括环氧树脂、丙烯酸树脂和聚酯树脂；这些材料可以打印出诸如珠宝、手术支架、手办模型等具有复杂结构的制品，但这些制品大多不能用于诸如航空、航天、汽车等领域。这些领域对于制品的热稳定性和机械性能要求较高，这就极大地限制了SLA技术的进一步发展。因此，开发用于光固化3D打印的新型高性能光敏材料对于学术和工业领域都具有重要意义。

液晶树脂因其取向的有序性等优点一直吸引着科学工作者的关注。经过多年的发展，其在3D打印中的应用也取得了一定成效。液晶弹性体(Liquid crystal elastomers，简称LCEs)是将液晶分子的各向异性序与轻交联聚合物网络的熵弹性相结合的软性多功能材料。LCEs具有特殊的力学特性，如高能量耗散、软弹性、可编程各向异性和负泊松比。目前已有研究者利用点击化学和墨水直写技术制造LCEs器件。但是用于立体光固化成型技术(SLA)3D打印液晶光敏树脂还未见报道。

液晶材料因其独特的分子形状和化学结构，在光学、电气和机械性能等多方面表现优异。丙烯酸酯液晶树脂在引发剂引发或热引发的条件下都可通过热固化获得固化树脂。但因引发体系和温度的限制，热固性丙烯酸酯液晶树脂一般采用光聚合。采用光聚合时聚合温度可在液相温度范围之内任意选择，并且取向、聚合两个过程可以完全独立，即液晶树脂可以充分取向之后再进行聚合。但该法比较适用于制备薄膜，不适用于厚度较大的制件。

立体光固化成型技术(SLA)可以通过激光逐层固化液晶树脂，迅速得到任意形状的三维结构制件。这一技术很好的克服了光固化对于制件厚度和形状的限制。若能将液晶树脂的液晶的特性保留下来应用到3D打印中，那么制品的机械性能必然得到一定程度的提高。因此，开发出一种新型液晶光敏树脂，其在3D打印中的应用将极具潜力。

因而基于该思路，开发基于丙烯酸液晶树脂的405nm光固化3D打印用光敏树脂组合物，既扩宽了丙烯酸液晶树脂的应用，解决了其成型性差的缺点；又得到一种高性能的新型光敏树脂组合物，有利于405nm光固化3D打印技术的普及和推广。

发明内容

针对现有技术的情况和不足，本发明的目的在于提供一种热稳定性、机械性能优异的基于丙烯酸液晶光敏树脂的组合物及其在405nm3D打印中的应用。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于丙烯酸液晶光敏树脂的组合物，按重量计，其原料如下：

优选地，所述的丙烯酸液晶光敏树脂的合成路径参见附图1，其合成步骤包括：